Der übliche Heizkörper für Oxydkathoden bestellt aus einer induktionsfreien Kehrwendel
aus Wolframdraht, die mit einem isolierenden Überzug· aus einem Gemisch von AIuminiumoxyd
und ungefähr 2 0/0 Talk oder Kieselerde bedeckt ist. Die Isolation dieser Heizwendel wird bei hohen Temperaturen
brüchig·, so daß Leckströme zwischen der Kathodenhülse und dem Heizdraht übergehenThe usual heater for oxide cathodes ordered from an induction-free spiral
made of tungsten wire with an insulating coating made of a mixture of aluminum oxide
and covered about 2% talc or silica. The insulation of this heating coil is at high temperatures
brittle so that leakage currents pass between the cathode sleeve and the heating wire
to können.to can.
Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung von Heizkörpern wird ein Gemisch
von fein, gemahlenem Aluminiumoxyd und etwa 2 0/0 Talk oder Kieselerde mit einer
Lösung von Nitrocellulose verrührt, so daß sich eine sirupartige Suspension bildet, die
auf die Wolframwendel aufgespritzt wird. Die so überzogene Wendel wird dann 5 bis 10
Minuten lang in einem Wasserstoffofen aufIn a known method for producing radiators, a mixture
of finely ground aluminum oxide and about 2% talc or silica with a
Stirred solution of nitrocellulose, so that a syrupy suspension is formed which
is sprayed onto the tungsten filament. The helix coated in this way is then 5 to 10
In a hydrogen oven for minutes
so 1400 bis 16000 C erhitzt. Bei dieser Temperatur
erhärtet der Überzug auf dem Wolframdraht, der selbst duktil bleibt. Man hat es bisher für erforderlich gehalten, dem Aluminiumoxyd
etwas Talk, Kieselerde oder einen ähnlichen Stoff, der bei ungefähr 14000 C
weich wird, beizumischen, um einen festen Isolationsüberzug bei einer Temperatur zu
erhalten, bei der der Wolframdraht duktil bleibt. Aluminiumoxyd, das frei von Talk
oder Kieselerde ist, sintert und bildet eine zusammenhängende Schicht, wenn es auf
18000C oder mehr erhitzt wird; wenn die
Heizwendeln in einem Wasserstoffofen bis zur Sinterungstemperatur des Aluminiumoxyds erhitzt
wurden, wurde der Wolframheiz draht sehr spröde und praktisch unverwendbar. Trotzdem geht ein bekannter Vorschlag dahin,
als Baustoff für die Isolierschicht einer mittelbar geheizten Kathode die reinen Oxyde dies
Berylliums, Zirkons, Scandiums oder Aluminiums zu verwenden und diese mit Wasser
unter Zusatz von Säure zu einem Brei anzurühren, der auf den Wolframheizdraht aufgespritzt
wird. Hierdurch erzielte man zwar eine hochwertige elektrische Isolation, mußte aber eine Verringerung der Festigkeit des
Kerndrahtes in Kauf nehmen. Es ist ferner bekannt, auf einen Wolframheizdraht ein Gemisch
aus calciniertem Aluminiumoxyd und einer geringen Menge Natriumsilicat aufzu-heated in this way from 1400 to 1600 ° C. At this temperature the coating hardens on the tungsten wire, which itself remains ductile. It has hitherto been considered necessary to add some talc, silica or a similar substance which softens at approximately 1400 ° C. to the aluminum oxide in order to obtain a solid insulation coating at a temperature at which the tungsten wire remains ductile. Aluminum oxide, which is free from talc or silica, sinters and forms a cohesive layer when it is heated to 1800 ° C. or more; When the heating coils were heated in a hydrogen furnace to the sintering temperature of the aluminum oxide, the tungsten heating wire became very brittle and practically unusable. Nevertheless, a well-known proposal is to use the pure oxides of beryllium, zirconium, scandium or aluminum as the building material for the insulating layer of an indirectly heated cathode and to mix this with water with the addition of acid to form a paste that is sprayed onto the tungsten heating wire. In this way, a high-quality electrical insulation was achieved, but a reduction in the strength of the core wire had to be accepted. It is also known to use a mixture of calcined aluminum oxide and a small amount of sodium silicate on a tungsten heating wire.
tragen und ihn dann in einer Wasserstoffatmosphäre auf iooo'C zu erhitzen. Auch
dieses Verfahren war auf die Erzielung" einer großen Wärmeleitfähigkeit und elektrischen
Isolation abgestellt, ohne Rücksicht auf den Kerndraht.and then to heat it to 100 ° C in a hydrogen atmosphere. Even
this method was aimed at achieving "great thermal and electrical conductivity
Isolation turned off, regardless of the core wire.
Erfindungsgemäß erfolgt die Herstellung von Heizkörpern aus einem duktilen, schwer
schmelzenden Metall, wie z. B. Wolfram, mit ίο einer gesinterten Isolation aus Ahtminiumoxyd
mit höchstens o,5°/o Verunreinigungen in· der Weise, daß der Heizdraht mit einer
Suspension des Aluminiumoxyds in einem geeigneten organischen Bindemittel, z. B. in
is Nitrocellulose, überzogen und in einer möglichst viel Wasserdampf enthaltenden Wasserstoffatmosphäre
bei etwa i8oo° C geglüht wird, bis der Isolierstoff zu einer zusammen
hängenden Schicht zusammensintert. Ver ao suche haben gezeigt, daß der Wolframdraht
unter diesen Bedingungen seine Duktilität beibehält, selbst wenn er mit einer dichten
zusammenhängenden Schicht aus gesintertem reinem Aluminiumoxyd bekleidet ist. as Bei einem praktisch ausgeführten Verfahren
wurde Aluminiumoxyd verwendet, das 0,2u,o
oder weniger Verunreinigungen enthielt. Dieses Oxyd, das im allgemeinen durch Trocknen
von gefälltem Hydroxyd hergestellt wird, ist in Pulverform unter der Bezeichnung »chemisch
reines Aluminiumoxyd« im Handel. Dieses gepulverte Aluminiumoxyd wird zweckmäßig
auf etwa 16000C erhitzt, bis es etwas zusammenschrumpft
und etwas dichter wird; dann wird es etwa 18 Stunden in einer Kugelmühle
zu einem feinen Pulver gemahlen, dessen durchschnittliche Korngröße etwa 0,05 mm und dessen größte Korngröße nicht
mehr als das Dreifache beträgt. Dieses feine Pulver wird in einer Lösung von Nitrocellulose
aufgeschwemmt, die etwa die. Dichte und Zähigkeit von dünnem Sirup hat. Zweckmäßig
wird die Suspension mit der kleinsten Menge von Lösung bereitet, die noch eine glatte gleichmäßige Oxydschicht ergibt, wenn
die Suspension auf den Wolframheizdraht aufgespritzt wird. Diese aufgespritzte Schicht
hat eine Dicke von 0,1 bis 0,2 mm.According to the invention, the production of radiators from a ductile, low-melting metal, such as. B. tungsten, with ίο a sintered insulation made of Ahtminiumoxyd with a maximum of 0.5% impurities in the way that the heating wire with a suspension of aluminum oxide in a suitable organic binder, for. B. in is nitrocellulose, coated and annealed in a hydrogen atmosphere containing as much water vapor as possible at about i8oo ° C until the insulating material sintered together to form a coherent layer. Tests have shown that the tungsten wire retains its ductility under these conditions, even when it is clad with a dense, coherent layer of sintered pure aluminum oxide. As a practical procedure, alumina was used, which contained 0.2 µ, 0 or less impurities. This oxide, which is generally produced by drying precipitated hydroxide, is commercially available in powder form under the name "chemically pure aluminum oxide". This powdered aluminum oxide is expediently heated to about 1600 ° C. until it shrinks somewhat and becomes somewhat denser; then it is ground in a ball mill for about 18 hours to a fine powder, the average grain size of which is about 0.05 mm and the largest grain size of which is no more than three times. This fine powder is suspended in a solution of nitrocellulose that is about the. Has the density and toughness of thin syrup. The suspension is expediently prepared with the smallest amount of solution which still results in a smooth, uniform oxide layer when the suspension is sprayed onto the tungsten heating wire. This sprayed-on layer has a thickness of 0.1 to 0.2 mm.
Der so behandelte Wolframdraht wird nun getrocknet, und zwar- erhitzt man ihn zweckmäßig
für kurze Zeit auf 100° C und dann
in einem elektrischen Ofen in einer Wasserstoff atmosphäre S bis 10 Minuten lang auf
etwa 18000C. Zu diesem Zwecke werden
die überzogenen Heizwendeln zweckmäßig in Molybdänschiffchen gelegt, die durch die
Wasserstoffatmosphäre hindurchgeschoben werden. Diese Wasserstoffatmosphäre wird,
während die Heizdrähte erhitzt werden, sehr feucht, praktisch so feucht wie möglich, gehalten.
Zum Anfeuchten lal.it man den Wasserstoff durch Wasser von etwa 50 bis 55° C
hindurchströmen. Bei der Erhitzung in dieser sehr feuchten Wasserstoffatmosphäre bleibt
der Wolframdraht duktil, und die Teilchen
des reinen Aluminiumoxyds sintern zu einer dichten zusammenhängenden Schicht zusammen,
die an dem Draht haftet. Dem freien Auge erscheint diese Schicht glatt und gleichförmig, während unter dem Mikroskop
die Teilchen des Aluminiumoxyds als zu einer zusammenhängenden Schicht zusammengesintert
erscheinen. Beim Sintern schmelzen die Teilchen nicht und fließen nicht zusammen,
sondern sie werden nur an ihrer Oberfläche etwas weich und backen zusammen. Bei der
Sintertemperatur werden Alkalimetalle und ähnliche Verunreinigungen aus dem AIu-'
miniumoxyd praktisch ausgetrieben, und es entsteht auf dem duktilen Draht eine Iso- ·«
liersGhicht, die im wesentlichen aus reinem Aluminiumoxyd besteht und eine sehr geringe
elektrische Leitfähigkeit besitzt.The thus-treated tungsten wire is then dried and zwar- heating it convenient for a short time to 100 ° C and then in an electric furnace in a hydrogen atmosphere S to 10 minutes at about 1800 0 C. To this end, the coated heating coils expediently placed in molybdenum boats that are pushed through the hydrogen atmosphere. This hydrogen atmosphere is kept very humid, practically as humid as possible, while the heating wires are being heated. For moistening, the hydrogen is flown through water at about 50 to 55 ° C. When heated in this very humid hydrogen atmosphere, the tungsten wire remains ductile and the particles of pure aluminum oxide sinter together to form a dense, coherent layer that adheres to the wire. To the naked eye this layer appears smooth and uniform, while under the microscope the particles of aluminum oxide appear to have sintered together to form a coherent layer. During sintering, the particles do not melt and do not flow together, they just become somewhat soft on their surface and bake together. At the sintering temperature, alkali metals and similar impurities are practically expelled from the aluminum oxide, and an insulating layer is formed on the ductile wire, which consists essentially of pure aluminum oxide and has very low electrical conductivity.
Wenngleich duktiler Wolframdraht als Kerndraht bevorzugt wird, kann man auch
Molybdän oder ein anderes duktiles Metall mit hohem Schmelzpunkt verwenden. Anstatt
reines Aluminiumoxyd mit Nitrocellulose zu mischen und auf den Draht aufzuspritzen,
kann es auch mit Mehlkleister gemischt und zu einem Stab geformt werden, der sich als
Kern für die Wendel eignet. Ein solcher Stab, der bei 18oo° C oder mehr in sehr
feuchtem Wasserstoff erhitzt wird, ist sehr fest. Ein Heizkörper aus einer nach dem
erstbeschriebenen Verfahren hergestellten Heizwendel und einem nach dem obigen Verfahren
hergestellten Kernstäbchen ist sehr widerstandsfähig und hat den Vorteil, daß sowohl der Kern als auch der Überzug aus '00
reinem Aluminiumoxyd besteht.While ductile tungsten wire is preferred as the core wire, one can
Use molybdenum or another ductile metal with a high melting point. Instead of
to mix pure aluminum oxide with nitrocellulose and spray it on the wire,
it can also be mixed with flour paste and shaped into a stick that can be used as a
Core suitable for the helix. Such a rod that at 180 ° C or more in very
When heated with moist hydrogen, it is very solid. A radiator from one after the other
first-described method and a heating coil produced by the above method
made core rods is very robust and has the advantage that both the core and the cover are made of '00
pure aluminum oxide.